JPS5836244B2 - 蒸気発生装置のためのガス通過スクリ−ン構成体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、蒸気発生装置に関し、特に水を蒸気に変換す
るための臨界点以下捷たは超臨界点式貫流型蒸気発生装
置に関する。

一般に、質流型蒸気発生装置は、加圧流体、通常は加圧
水を蒸気発生部ち−よび過熱部を通して循環させ、水を
蒸気に変換させる。

この構戒にお−いては、装置内に流入した水は流体回路
内を１回だけ通流し、タービン等を駆動するのに使用す
るための過熱蒸気として装置の過熱部の出口から排出さ
れる。

この構成は、在来のドラム型ボイラーに比べて幾つかの
改良をもたらすものであり、初期の型の貫流型蒸気発生
装置には、過度の熱損失、蒸気温度の不整合、始動時の
ための複雑な匍脚装置むよび追加の弁機構を必要とする
ことなど、幾つかの難点があったが、それらの難点はそ
の後に開発された発生装置にかいては実質的に解消され
た。

例えば、１９７６年８月１０日に出願された本出願人の
米国特許願第７１ ３３１ ３号に開示されている装置
は、蒸気発生部と過熱部との間の主管路内に配置され、
装置の始動中釦よび全負荷運転中蒸気発生部から流体を
受入れるようになされた複数の気／液分離器を備えてい
る。

この構戒は最少数の制御機能により、かつ、高価な弁を
必要とすることなく、迅速、かつ能率的な始動を可能に
する。

捷た、ボイラー分割弁や、蒸気放出のための外部バイパ
ス流体回路を設ける必要なしに、定の割合で徐々に上昇
させることのできる最適の温度むよび圧力でタービンに
円滑に負荷をかけることができる。

１た、この構成によれば、非常に低い負荷にむいても装
置の作動が連続的に行われ、凝縮器への熱損失が最少限
に抑えられる。

この構成にち−いては、蒸気発生装置の炉部の壁は、直
径方向に対向した両側から突出させたフィンを有する複
数の垂直管によって形成する。

各隣接する管のフィンとフィンを相互に結合し、気笛構
造を形成するようにする。

始動時には炉を定圧で作動させ、超臨界の水を炉の囲壁
管を通して多重流路に従って通流させ、その温度を徐々
に上昇させる。

この構成にむいては、炉部の後部囲壁を構成する管の幾
つかの上方部分を囲壁の平面から外方へ次いで上方へ屈
曲させ、該炉部からそれに近接して配置した熱回収帯域
へ燃焼生成ガスを通すためのスクリーンを形成してある
。

しかしながら、この設計は精密性を必要とし、時間のか
かる困難な製造組立作業を必要とし、従って、コスト高
となる。

従って、本発明の目的は、上述した構成の特徴を組入れ
、しかもガススクリーン（ガスを通すことのできる格子
状構造）を比較的簡単に、かつ効果的に形戒することが
できる蒸気発生装置を提供することである。

本発明の他の目的は、蒸気発生装置の炉部の後壁を構戒
する管のうちの伺本かを該後壁の平面から外方へ屈曲さ
せて複数のボトル（びん状の継手管）に接続させたこと
を特徴とする蒸気発生装置を提供することである。

本発明の更に他の目的は、前記各ボトルからそれぞれ単
一の管の上向きに延長させ，該各単一の管をそれに対応
するボトルに接続されている前記外方屈曲管と連通させ
、該各単一の管を互いに離隔させて格子状のガス通過ス
クリーンを形威したことを特徴とする蒸気発生装置を提
供することである。

本発明の更に他の目的は、炉部の囲壁を複数のフィン付
管によって形成し、隣接する管のフィンとフィンを連結
して炉部の囲壁を気密構造としたことを特徴とする上記
形式の蒸気発生装置を提供することである。

本発明の更に他の目的は、流体を１回通しで炉部の囲壁
回路を通して貫流させるようにした上記形式の蒸気発生
装置を提供することである。

上記およびその他の目的を達成するための本発明の蒸気
発生装置は、流体を加熱するために通流させる複数の管
によって形成した囲壁を有する直立炉部から成る。

前記囲壁の１つを構戒する複数の管の上方部分に複数の
ボトルを接続し、該各ボトルから、それに接続した該管
に連通ずるようにして上向きに単一の管を延長させ、そ
れらの各単一の管を互いに離隔させて、炉部からの燃焼
ガスを通過させることのできるスクリーンを構戒する。

本発明の上記目的、特徴むよび利点は、添付図を参照し
て記述した好捷しい実施例の以下の説明から明らかにな
るであろう。

第１図を参照すると、下方炉部１２と、中間炉部１４と
、上方炉部１６を含む炉を備えた本発明の蒸気発生装置
１０が示されている。

炉部１２，１４，１６は前壁１８と、後壁２０と、前壁
と後壁の間に延在する両側壁２２（図には一方の側壁だ
けが示されている）を含む囲壁によって形成されている
。

前壁１８および後壁２０の下方部分を内方に傾斜させ、
下方炉部１２に灰等を堆積させるためのホッパ部２３を
形成してある。

第２図に明示されているように、各壁１８，２０，２２
は、直径方向に対向した両側から外方に突設した連続的
なフイン２６を有する複数の管２４によって構成し、隣
接する各管のフィンを例えば溶接によって任意の態様に
結合し、気笛構造を形成する。

第１釦よび３図を参照して説明すると、下方炉部１２に
おいては両側壁２２の各管２４をホッパ一部２３の上部
に位置する水平乎面Ｐ１に１で垂直に延長させ、前壁１
８お−よび後壁２０の各管２４は、平面Ｐ１からの内方
に傾斜させてホッパ一部分２３を形戒するようにしてあ
る。

中間炉部１４の壁１Ｂ，２０，２２を形成する各管２４
は、平面Ｐ１から蒸気発生装置１０の上方部分に位置す
る水平乎面Ｐ２に１でそれらの平面に対して鋭角をなす
ように斜めに延長させる。

中間炉部１４の管２４は炉の全周を少くとも１回巻回し
て壁１８，２０，２２０対応部分を形成し、平面Ｐ２に
終端させる。

上方炉部１６の壁１８，２０，２２を形成する各管２４
は、平面Ｐ２から該上方炉部の頂部に１で垂直に延長さ
せるが、後壁２０の管２４のうちの一部の管を後壁２０
の平面から外方に屈曲させ、後述するように構戒する。

中間炉部の各１つの斜め延長管の上＠むよび下端は、そ
れぞれ上方炉部１６の２つの管２４と下方炉部１２の２
つの管２４に整合させ接続させる。

その接続は１９７７年４月２８日に出願された本出願人
の米国特許願第７９１８３０号に記載されているように
、中間炉部の各管２４の上下端を二又管にすることによ
って行う。

中間炉部１４の前壁１８耘よび後壁２０に複数のバーナ
２８を配置する。

図示の例では、各列につき４基のバーナを３列配置して
ある。

バーナ２８は慣用の構造のものであるから概略的に示さ
れている。

上方炉部１６に隣接させて該炉部に連通ずる、連絡部３
２と対流部３４を含む熱回収区域３０を設ける。

第１ち・よび３図を参照して説明すると、炉部１２の後
壁２０を構成する複数の管２４のうちの一部の管を符号
２４ａで示されるように後壁の平面に対して斜めに外方
へ屈曲させ、その外端を後壁２０の平面に対し平行な列
として同軸的に整列させた複数の円筒状ボトル（びん状
の継手管）３６に接続する。

円筒状ポトル３６の一部は、管２４ａとの接続部ととも
に第４むよび５図に詳細に示されている。

各ボトル３６は、各々、４つの管２４ａの端部を受入れ
るための４つの入口開口３６ａを有している。

開口３６ａは２個づつ２列に配置されている。２本の管
２４ａはそれぞれの開口３６ａに整合するように図示の
如く僅かに屈曲させてある。

第５図にみられるように、各ボトル３６は中空であり、
各入口開口３６ａは、ボトルの壁内へ半径方向に僅かな
距離だけ延びており、それに続けて該壁に穿設した半径
方向の通路３７を介してボトルの内部に連通ずる。

各管２４ａの端部は例えば溶接等の任意の周知手段によ
ってボトル３６に固定する。

上方炉部１６の後壁２０の管２４を５本づつに区切って
、そのうちの４本づつを外方に屈曲させて管部分２４ａ
を形或し、各５本のうちの残りの１本は、即ち４本置き
に１本の管２４はその１″！：．屈曲させずに垂直に上
向きに延長させて上方管寄せに接続させる。

これらの１本づつの垂直管は、第１ｐよび３図に符号２
４ｂで示されている。

第４図に示されるように、管２４ａは横方向に等間隔を
置いて配置し、連絡部３２０床を形戒する。

図には示されていないが、管部分２４ａも他の管２４と
同様にフィン２６を有しており、隣接する管２４ａのフ
ィンとフィンを結合させて床を気密構造にする。

各ボトル３６からそれぞれ１本の垂直管３８を延長させ
、上方管寄せに接続する。

各垂直管３８の下端は、それぞれのボトル３６の壁に穿
設した出口開口３６ｂに整合させて溶接し、管３８を各
管２４ａと流体連通させる。

各垂直管３８は管２４より径が大きく、互いに間隔を置
いて配置することにより、上方炉部１６からの燃焼ガス
を連絡部３２から対流部３４へ通すためのスクリーンを
形戒する。

対流部３４の前壁４０の上方部分は、間隔を置いて配置
した複数の管によって形戒し、管３８によって形成した
前記スクリーンに隣接する追加のスクリーンを形成する
。

熱回収区域３０は、１た、後壁４１と２つの側壁４２（
第１図には一方の側壁だけが示されている）をも有して
いるが、後壁４１と、両側壁４２と、前壁４０の下方部
分は、上方炉部１６の壁と同様に互いに結合させた複数
のフィン付垂直管２４によって形成する。

捷た、気密性を確実にするために、管２４ａとボトル３
６との接続部から前壁４０に１で密封板等（図示せず）
を配設する。

熱回収区域３０を前部ガス通路４６と後部ガス通路４８
に分割するために、やはり相互に結合した複数のフィン
付管２４によって形戒した仕切壁４４を設ける。

後部ガス流路４８の下方炉部内に節炭器５０を配設し、
節炭器の直ぐ上に一次過熱器５２を配設し、前部ガス流
路４６内に再加熱管列５４を配設する。

上方炉部１６内にプラテン型過熱器５６を設け、該過熱
器に直接流体連通させて最終過熱器５７を連絡通路部３
２内に配設する。

第３図に明示されるように、炉内に複数の分割壁５８を
設け、各分割壁の一部分を前壁１８に隣接させる。

分割壁５８は第１図に示されるように中間炉部１４の前
壁の管２４のうちの一部分の管を貫通して炉内に突入さ
せ、上方炉部１６内を上方に延長させてある。

管２ ４ ｂ 釦よび３８の上端、並びに炉部１２の壁
１８，２０，２２Ｆ＝−よび分割壁５８および熱回収区
域３０の仕切壁４４、側壁４２、後壁４１の上端は蒸気
発生装置１０の上方部のほぼ同じ区域に終端させる。

装置１０の上方部分には、炉部の前壁から熱回収区域３
０の後壁４１に１で水平に延長させた複数の互いに結合
させたフィン付管２４から成る頂壁６０を設ける。

以上の説明から分るように、中間炉部１４のバーナ２８
からの燃焼ガスは、上方炉部１６へ上昇し、管２ ４
ｂ ＄−よび３８、お−よび壁４０の上方部分の管によ
って形成されたそれぞれのスクリーンを通過し、熱回収
区域３０を通過した後、前部ガス通路４６および後部ガ
ス通路４８から排出される。

その結果、熱ガスはプラテン型過熱器５６、最終過熱器
５７および一次過熱器５２、並びに再加熱管５４および
節炭器５０を被って通過し、それらの回路内を流れる流
体に熱を加える。

図示を簡略にするために添付図に示されてはいないが、
上述した各壁釦よび過熱器等の熱交換器並びに頂壁６０
の各管２４お−よび２ ４ ｂ 釦よび３８を連通させ
るために適当な入口管寄せ、出口管寄せ、降下管および
接続導管を設け、後述するように流体回路を設定する。

熱回収区域３０の後壁４１の近くに複数の気／液分離器
６４を並列関係に配置し、頂壁６０と一次過熱器５２０
間の主流れ回路に直接接続する。

これらの分離器６４は、例えば上述の米国特許願第７１
３３１３号に記載されているものと同じであり、蒸気発
生装置の始動時釦よび全負荷作動時に頂壁６０からの流
体を液体と蒸気に分離する働きをする。

分離器６４からの蒸気は、やはり上記米国特許願に記載
されているように、直接一次過熱器５２へ送給し、液体
はドレン・マニホールド３よび熱回収回路へ送給し、更
に処理する。

例として述べれば、上方炉部１６および下方炉部１２の
管２４の直径は］ １／ ８ ｉｎ （ ２ ８．５
８ｍｍ）とし、中間炉部１４の管の直径は１３／８ｉｎ
（ ３ ４．９ ３ｉｍ）とし、管３８の径は３ ｉｎ
（ ７ ６．２關）とすることができる。

１た、平面Ｐ１およびＰ２に対する中間炉部の管２４の
傾斜角は、２０゜〜２５゜の範囲とすることができる。

図示の例では２２°である。

第１図の蒸気発生装置１０の各構戒素子、流路あ・よび
各区域を含む流体回路は、第６図に示されている。

即ち、外部供給源からの供給水は、１ず節炭器５０を通
して導入されて昇温され、炉壁１８，２０，２２の下方
部分に設けた入口管寄せへ導かれる。

この水はすべて同時併行的に各壁１Ｂ，２０，２２＄−
よび管３８によって形成されたスクリーンを通して上昇
し、更に昇温される。

その結果、該水の少くとも一部は蒸気に変換され、装置
１０の上方部分に設けられた適当な管寄せに集められる
。

次いで流体は、適当な降下管を通って流下した後、分割
壁５８を通して上昇され、更に熱を与えられる。

次いで、流体は熱回収区域３０の壁４０，４１，４２，
４４を通して導かれた後、収集され、頂壁６０へ通され
る。

流体は更に頂壁６０から適当な収集管寄せ等を経て分離
器６４へ通され、該分離器に勢いて流体の液体部分から
蒸気部分が分離される。

液体部分は分離器６４からドレンマニホールドおよび熱
回収回路（図示せず）へ送られ、更に処理される。

一方、分離器内の流体の蒸気部分は直接一次過熱器５２
へ通される。

一次過熱器５２から流出した流体は、水スプレーによっ
て調整された後、プラテン型過熱器５６および最終過熱
器５７へ通され、乾燥蒸気の状態でタービン等へ通され
る。

第７および８図には、第４〜５図に示されたボトル３６
と同様の態様で機能するボトルの変型が示されている。

第７〜８図の実施例のボトルは符号７０で示されてかり
、断面円筒状の中空本体部材７２を有する。

本体部材７２は比較的大径の入口端７２ａから小径の出
口端７２に向ってテーバさせてある。

第８図に示されるように、本体部材７２０入口端７２ａ
には、円周方向に間隔を置いて配置され、管２４ａの端
部を受容するように構或した４つの入口開口７３を形成
する。

管２４ａは開口７３に整合するように必要に応じて適当
に屈曲させ、該開口に溶接等の任意の手段によって結合
する。

各入口開口７３は、それに続けて本体部材の壁に穿設し
た通路７４を介して本体部材の内部に連通させる。

１た、本体部材７２の出口端部分７２ｂには１つの出口
開口７６を穿設し、本体部材の中空内部に連通させる。

垂直管３８を本体部材の出口端部分７２ｂに連結し、出
口開口７６に連通させて、本体部材からの流体を受取る
ことができるようにする。

かくして、管２４ａからの流体は、ボトル７０の中空本
体部材７２内に入り、そこを通過し、先の実施例の場合
と同様に管３８を通って流れる。

これらのボトル７０は一列に整列させて配置し、各ボト
ルに４本の隣接管２４ａを接続する。

管２４の４本置きに１本の管は、その１１後壁２０の平
面に沿って垂直に上向きに上昇させる。

この構成も先の実施例の場合と同じである。

連絡部３２の床を構成する管部分２４ａの隣接するフィ
ンとフィンを結合させ、更に、管２４ａとボトル７０と
の接続部から壁４０に１で蓄封板（図示せず）を延在さ
せる。

この点も第３〜４図の実施例の場合と同様である。

ここで説明した好１しい実施例は、実質的に長方形の断
面形状を有する炉を備えているが、本発明は上述円形や
楕円形等の他の断面形状を有する炉にも適用することが
できる。

例えば、炉壁形成管は、炉の断面形状に合致するパター
ンでつる巻状に巻回してもよい。

（炉壁の管を斜めに配置した形式のボイラーは、そのボ
イラーが長方形の断而形状であって、幾何学的には真の
つる巻が創生されない場合であっても、業界では「つる
巻管型ボイラー」と称されている。

）１た、これらの管は、炉の全体的寸法の大きさ如何に
よって炉の周りを１回転以上巻回させてもよい。

更に、炉部の囲壁を構成する管は、上述した中間炉部の
管も含めて、囲壁の全長に亘って垂直に延長させてもよ
い。

添付図では図示を簡略にするために蒸発装置の一部分を
省除してあるが、例えば、断熱および支持部材を上述の
蒸発装置の周りに配設してもよくバーナ２８に慣用の態
様で空気を供給するためにバーナの周りに風箱等を配設
することもできる。

１た、上方炉部１６および熱回収区域３０を構成する管
２４の上端部分を装置１０の上から懸吊し、慣用の態様
で熱膨脹を吸収するように構成することもできる。

以上、本発明をその好１しい実施例に関連して説したが
、本発明はこれに限定されるものではなく、その精神か
よび範囲内においていろいろな変更、改変、部品の置換
を行うことができることを理解されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の蒸気発生装置の概略的断面図、第２図
は第１図の線２−２に沿ってみた断面図、第３図は第１
図の蒸気発生装置の一部の透視図、第４図は第１図の線
４−４に沿ってみた拡大部分断面図、第５図は第４図の
線５−５に沿ってみた断面図、第６図は第１図の蒸気発
生装置の流れ回路を示す概略図である。 第７図は第５図と同様の図面であるが、本発明の蒸気発
生器に用いられるボトルを別個の態様のものとしたもの
である。 第８図は第７図の線８−８に沿う断面図である。 図中、１０は蒸気発生装置、１２は下方炉部、１４は中
間炉部、１６は上方炉部、１８は前壁、２０は後壁、２
２は側壁、２４は管、２６はフィン、３６はボトル、３
６ａは入口開口、３６ｂは出口開口、３７は半径方向の
通路、３８は垂直管、７０はボトル、７２ぱ本体部材、
７２ａは入口端、７２ｂは出口端、７３は入口開口、７
４は通路、７６は出口開口。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 複数の管によって形威された複数の囲壁を有する炉
   部と、流体に熱を与えるために該流体を前記各管を通し
   て通流させるための手段とから成る蒸気発生装置にむい
   て、前記囲壁の１つを構戒する複数の管の上方部分にそ
   れぞれ接続した複数のボトルを設け、該各ボトルから上
   向きに単一の管を延長させ、該各単一の管の下端をそれ
   ぞれのボトルを介して、該ボトルに接続した前記囲壁の
   管に連通させ、それらの単一管を互いに間隔を置いて配
   置し、前記炉部からの燃焼ガスを通過させるためのスク
   リーンを形或するように構成したことを特徴とする蒸気
   発生装置。